摘要：为了解决航空发动机主燃油伺服回路传感器故障率高、固定阈值判定算法精度低的问题,提出了一种基于有限频H_(∞)性能指标的扩展型观测器设计方法和一种动态阈值设计算法,实现主燃油伺服回路早期的故障检测。建立了包含非线性特性的主燃油控制回路数学模型,基于执行器及传感器所受扰动的频率分布区间,采用有限频H_(∞)性能指标,设计了观测器增益保证扰动到残差输出的无穷范数最小,增强了故障检测系统的抗干扰性。基于白噪声的概率统计特性提出了一种自适应动态阈值设计方法,降低了传统故障检测方法中的误报率和漏报率,提高了故障的检测精度,并通过仿真对该方法进行了验证。结果表明:针对不同的故障类型,该方法均可提高故障检测实时性,并提高故障检测精度,误报率和漏报率分别从5.5%和20.5%降至1%和9%,对航空发动机的健康维护具有重要意义。

摘要：航空发动机故障预测与健康管理是提高航空发动机安全性、可靠性以及经济可承受性的关键技术。基于深度学习的人工智能方法在机械故障诊断领域受到广泛关注并开展了深入研究,但现有深度学习“黑箱算法”的现状仍然存在模型可解释性差、理论基础薄弱等问题。针对航空发动机健康管理与智能运维的迫切需求,提出航空发动机可解释性智能监测诊断网络,并在某型涡扇发动机整机长试试验中验证了异常检测与中介轴承故障诊断的有效性。将发动机振动信号先验信息融入稀疏表示模型,对模型的迭代求解算法进行展开得到结构具有可解释性的核心网络;针对航空发动机异常检测与智能诊断任务构造了基于对抗训练框架的可解释性异常检测子网络和基于特征提取框架的可解释性故障诊断子网络。本文提出的基于迭代算法展开的网络构造框架具备明确的理论基础,即网络设计有依据;稀疏表示模型驱动的可视化方法能够检验网络是否学到了与发动机故障相符的有意义的特征,即学习结果可信任。最后,通过某型涡扇发动机整机长试试验积累的超过500小时的试车数据,验证了本文提出的模型驱动的可解释性智能监测诊断网络在航空发动机异常检测与中介轴承故障诊断方面的有效性与可靠性。

摘要：为了解决航空发动机附件传动系统花键连接结构在正向设计阶段分析能力薄弱、缺少基础数据支撑,以及在复杂工作条件下齿面磨损严重等问题,开展了浮动花键磨损强度评估方法研究,提出适用于发动机附件传动系统浮动花键的齿面接触应力计算方法。并开展了花键磨损影响因素对比试验,测量不同材料、表面粗糙度、表面处理、润滑条件、偏斜角、齿形条件下的磨损量和齿厚变化量。结果表明:花键表面硬度是决定抗磨损能力的主要因素,硬度大抗磨损能力强;在偏斜状态下工作的花键通过齿形修形改善接触区位置,降低接触应力,可提高抗磨损能力;润滑油润滑可以减小摩擦磨损,减少磨屑产生,是减小花键磨损的首要措施;正确选择齿侧间隙有利于减小磨损发生。

摘要：自适应循环发动机以其高效的涵道比调节能力和良好的流量保持能力,成为下一代战斗机和未来超声速客机的理想动力装置。鉴于美国在自适应循环发动机领域长期保持领先地位,本文将美国自适应循环发动机的发展历程分为4个阶段,叙述了美国一系列军/民用研究计划下自适应循环发动机的发展历程、技术关联和结构特点,梳理出自适应循环发动机的基本结构形式,总结了总体性能设计、进气道/发动机匹配、低排放、低噪声、先进材料和增材制造等自适应循环发动机的关键技术及发展历程,从而为我国自适应循环发动机的发展提供一定的参考。

摘要：为了分析滑油从滑油泵组流经燃滑油散热器、喷嘴至轴承腔内的流动换热特性,基于Flowmaster流体系统仿真平台,以发动机滑油供油系统为研究对象,通过各支点喷嘴模型建立及仿真计算,验证喷嘴设计符合性。根据燃滑油散热器结构特点,计算流阻和换热特性,建立仿真计算模型,验证散热器流阻特性及换热性能;建立滑油供油系统模型,仿真计算轴承腔、附件机匣、转接齿轮箱等处供油流量、供油压力及供油温度,分析评估系统流量压力换热特性,支撑滑油系统正向设计。

摘要：为降低轴承腔封严引气流阻,提升滑油系统封严可靠性,以航空发动机轴承腔封严引气结构为研究对象,针对发动机典型工况点,将引气管、轴心引气等三维模型导入CFD软件平台FLUENT划分网格,采用Realizable k-ε模型对流场进行三维数值模拟,流场分析结果与实际相吻合,能够准确地反映气体流动状态。通过对2种引气管结构与3种轴心引气结构流动特性进行对比分析,得到典型工况下封严引气结构的流阻及出口流速等性能参数,最终确定多种封严引气结构对流动特性的影响,从而对引气结构进行改进设计,优化了引气流动特性,为轴承腔封严引气结构设计提供了参考。

摘要：为解决航空发动机宽弦空心风扇转子叶片抗鸟撞设计问题,对宽弦空心风扇转子叶片鸟撞损伤进行了数值仿真。采用光滑质点流体动力学(SPH)算法建立鸟体模型,采用J-C本构模型和失效模型定义材料冲击下动态性能,建立旋转状态下叶片鸟撞数值仿真方法,经过试验验证能够较准确预测叶片损伤。开展相同条件下鸟撞击宽弦空心和实心风扇转子叶片仿真,对比鸟撞击叶片过程、撞击时叶片叶尖最大轴向和径向变形、撞击后叶片永久变形,研究被鸟撞击后空心叶片相比实心叶片的损伤特征。结果表明:空心和实心叶片鸟撞击过程相同;空心叶片被鸟撞击后叶尖轴向和径向变形更小;空心叶片被鸟撞击后前缘卷边变形更严重,对风扇气动性能和稳定性影响更大;在结构设计时应适当增加前缘空心区域局部刚度,或者适当增大前缘实心区域范围,用于提高空心叶片的抗鸟撞能力。

摘要：针对某航空发动机杯形锁圈发生碎裂的故障情况,进行检查和经验分析,列出故障树,然后通过扫描电镜对杯形锁圈碎片进行了材料分析和断口性质分析。结果表明,断裂性质为疲劳断裂,首断位置位于锁窝处。为了解锁窝处是否存在原始缺陷,对冲锁后的残余应力进行了仿真,结果表明锁窝附近部分区域残余应力大。根据设计复查、故障树排查、断口和仿真分析结果,找到故障原因为冲锁方式不当,并给出了解决措施。

摘要：长螺栓的低循环疲劳寿命决定了动力涡轮的安全性与可靠性,本文建立了长螺栓疲劳试验装置的轴对称有限元模型,根据试验实际约束定义载荷和边界条件,对外螺纹进行弹塑性有限元计算,确定了试验考核部位。采用EGD-3应力标准中的寿命计算方法,根据材料室温极限强度最低值与实测值,分别预估了外螺纹发生破坏时的寿命循环数,并通过应力比为0.1的6个应力等级、22件长螺栓试验件的室温疲劳试验验证了寿命计算方法,得出外螺纹中值疲劳S-N曲线。结果表明,采用EGD-3的寿命计算方法进行螺纹疲劳寿命设计时,应至少考虑2倍寿命储备。

摘要：为了分析涡轮盘轮缘榫槽等几何不连续部位对疲劳裂纹萌生及小裂纹扩展行为的影响,基于FGH96粉末盘实际构型设计结构特征模拟件,并对其在高温条件下开展自然萌生疲劳小裂纹扩展试验,通过疲劳中断试验和表面复型技术对榫槽和螺栓孔结构模拟件在500℃下的裂纹萌生和小裂纹扩展行为进行了观测和分析。结果表明:2种结构模拟件缺口表面存在多裂纹萌生现象,随着应力水平的降低,裂纹萌生位置由表面晶界转变为近表面特定方向的晶面以及非金属夹杂物处;2种结构模拟件裂纹萌生寿命占比约为36%~73%,且随着应力水平的降低而提高,裂纹扩展至工程可检裂纹尺寸时的寿命占比约为82%~96%,应力水平对其影响相对较小;特征模拟件缺口附近高水平的塑性变形能够导致小裂纹扩展速率分段特征现象消失,并延缓裂纹扩展过程中的合并行为,延长裂纹扩展寿命。